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一种制备香兰素的方法

基本信息

  • 申请号 CN00111107.8 
  • 公开号 CN1323777A 
  • 申请日 2000/05/16 
  • 公开日 2001/11/28 
  • 申请人 邱国荣  
  • 优先权日期  
  • 发明人 邱国荣  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 261041山东省潍坊市胜利东街254号潍坊高专 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 潍坊市专利事务所 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 孟祥仁 
  • 有效性 发明公开 
  • 法律状态
  •  

摘要

本发明提供了一种制备香兰素的新方法,该方法是采用对甲酚为原料与溴素进行溴化反应制得3-溴-4羟基-苯甲醛,然后再将3-溴-4羟基-苯甲醛与甲醇钠进行甲氧基化反应而制得香兰素成品。
采用本发明工艺制备香兰素,既克服了愈创木酚-亚硝化法生产香兰素所带来的严重污染问题,又克服了用对羟基苯甲醛为原料合成香兰素生产成本高的缺点,同时工艺过程中产生的副产品还可回收利用,具有较好的经济效益和社会效益。
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权利要求书

1、一种香兰素的制备方法,其特征是包括以下步骤(其中各组份的 量均为重量份数): a、先以卤代烃为溶剂,将对甲酚1份与溴素4-5.5份在30-160 ℃的温度下于反应器中进行反应; b、再在反应液中加入稀HBr溶液0-5份、水2-5份、卤代烃溶 剂0-1.5份,并使反应液在105-120℃间回流2-3小时; c、将反应液进行冷却、结晶、过滤,然后将得到的滤饼用水洗涤使 其为中性,再按常规方法将其在水中溶解、结晶、过滤,得到灰白色晶体 3-溴-4羟基-苯甲醛; d、在使用铜盐作催化剂的条件下,将上述c步骤中得到的3-溴-4 羟基-苯甲醛1份与甲醇钠0.8-1.1份、助催化剂0-0.1份、溶剂2- 10份、助溶剂0-3份在100-125℃的温度下于反应器中进行甲氧基 化反应,反应结束后按常规的方法进行处理,即得到香兰素成品。
2、按照权利要求1所述的香兰素的制备方法,其特征是a步骤中卤 代烃溶剂的用量为0.75-1份(重量)。
3、按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法,其特征是d步骤 中铜盐催化剂指碱式碳酸铜,其用量为0.01-0.055份(重量)。
4、按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法,其特征是d步骤 中所说的助催化剂为CO2气体,溶剂为甲醇,助溶剂为DMF。
5、按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法,其特征是a步骤 中进行溴化反应时产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。
6、按照权利要求1或2所述的香兰素的制备方法,其特征是c步骤 中所说的常规方法是指将滤饼倒入适量水中煮沸,然后趁热过滤,滤液经 冷却结晶及二次结晶,得到3-溴-4羟基-苯甲醛。
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说明书

本发明属于制备香兰素的工艺技术领域。
香兰素是一种广谱型香料,其化学名称为3-甲氧基-4羟基苯甲醛。
近年来,它在药物合成及金属涂料等工业中亦得到广泛应用。
目前,国内外生产香兰素的工艺有多种。
《精细化工》1995年第四 期刊登的《香兰素的合成与分离》以及《食品科学》1995年第7期刊登 的《改进的Reimer-Tieman反应合成香兰素的研究》等文章对各种工艺进 行了评述。
概括起来,目前国内外生产香兰素的工艺主要有三种:一是愈 创木酚-亚硝化法。
这种方法工艺流程复杂,三废污染严重,收率低,在 国外已被淘汰;二是木质素法。
该法由于受木材资源的影响,呈逐步退出 使用的趋势;三是愈创木酚-乙醛酸法。
该法虽然可减少三废污染,但由 于乙醛酸的价格较高,使得该法的成本大大高于亚硝化法。
为克服乙醛酸价格较高且需要进口的缺陷,我国开展了以对羟基苯甲 醛为原料合成香兰素工艺的研究,《广西化工》1989年第二期刊登的《由 对羟基苯甲醛合成香兰素》以及《化学工程师》1996年第一期刊登的《合 成香兰素新工艺的研究》等文章介绍了这种工艺。
由上述文章可知该工艺 的主要过程为:以对羟基苯甲醛为原料溴化而得3-溴-4-羟基苯甲醛 (Ⅰ);将(Ⅰ)和甲醇钠在催化作用下进行甲氧基化而得香兰素。
该工艺 与亚硝化法相比较,具有反应条件缓和、工艺流程简单、三废处理容易、 收率较高等特点。
但由于该工艺中使用的原料对羟基苯甲醛价格较高,使 得生产成本较高,从而限制了该工艺技术在工业上的应用。
本发明的目的是提供一种制备香兰素的新工艺,使用这种工艺制备香 兰素,原料易得,工艺流程简单,生产成本低,且“三废”易处理,从而 可减少环境污染。
本发明包括以下步骤(其中各组份的量均为重量份数): a、先以卤代烃为溶剂,将对甲酚1份与溴素4-5.5份在30-160 ℃的温度下于反应器中进行反应: b、再在反应液中加入稀HBr溶液0-5份、水2-5份、卤代烃溶 剂0-1.5份,并使反应液在105-120℃间回流2-3小时; c、将反应液进行冷却、结晶、过滤,然后将得到的滤饼用水洗涤使 其为中性,再按常规方法将其在水中溶解、结晶、过滤,得到灰白色晶体 3-溴-4羟基-苯甲醛; d、在使用铜盐作催化剂的条件下,将上述c步骤中得到的3-溴-4 羟基-苯甲醛1份与甲醇钠0.8-1.1份、助催化剂0-0.1份、溶剂2- 10份、助溶剂0-3份在100-125℃的温度下于反应器中进行甲氧基 化反应,反应结束后按常规的方法进行处理,即得到香兰素成品。
上述步骤中,其中a步骤中所说的卤代烃溶剂的用量为0.75-1份, 进行溴化反应时产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液:d步骤中 所说的铜盐催化剂指碱式碳酸铜,其用量为0.01-0.05份,所说的助催 化剂为二氧化碳气体,所说的溶剂为甲醇,所说的助溶剂为DMF;c步骤 中所说的常规方法是指将滤饼倒入适量水中煮沸,然后趁热过滤,滤液经 冷却、结晶及二次结晶,得到3-溴-4羟基-苯甲醛。
在上述d步骤中,可根据需要加入CnH2N+1ONa,得到不同的香兰素。
例如,加入C2H5ONa,可制得乙基香兰素;加入C4H9ONa,可制得丁基香兰 素;加入(CH3)2CHONa,可制得异丙基香兰素。
采用本发明工艺制备香兰素,既克服了愈创木酚-亚硝化法生产香兰 素所带来的严重污染问题,又克服了用对羟基苯甲醛为原料合成香兰素生 产成本高的缺点,同时工艺过程中产生的副产品还可回收利用。
1、采用本发明工艺生产香兰素可降低生产成本。
本发明采用对甲酚 为原料与溴素反应生产3-溴-4-羟基苯甲醛,较之现有技术(见文献4) 采用对羟基苯甲醛为原料与溴素反应生产3-溴-4-羟基苯甲醛,可大大降 低原料成本。
按所用原料目前的市售价格计算,生产一吨3-溴-4-羟基苯 甲醛可降低原料成本20189.86元(人民币)。
具体的计算情况见下表: 表一:采用现有技术每生产一吨3-溴-4-羟基苯甲醛主要原料成本情况表 原料名称
消耗数量(公斤)
工业品规格
工业品数量
单价(元/吨)
计价(元)
对羟基苯甲醛
692
99%
699
50000
34939.5
溴素
908.36
99.5%
912.92
8000
7303.4
副产品氢溴酸
840.5
48%
840.5
5000
-4202.5
合计
38050.86
表二:采用本发明每生产一吨3-溴-4-羟基苯甲醛主要原料成本情况表 原料名称
消耗数量(公斤)
工业品规格
工业品数量
单价(元/吨)
计价(元)
对甲酚
769.23
99%
777
13000
10101
溴素
3576.92
99.5%
3595
8000
28760

副产品氢溴酸

4200

48%

4200

5000

-21000
合计
17861
按吨香兰素消耗3-溴-4-羟基苯甲醛1.43吨计,仅原材料一项本工 艺即可降低2.88万元。
2、本发明制备香兰素的工艺其“三废”容易处理,可大大减少环境 污染。
目前我国现有的香兰素生产企业均采用愈创木酚-亚硝化法生产香 兰素,每生产一吨香兰素的废水中含有1135公斤的对二甲氨苯胲及相当 数量的亚硝酸盐、二甲苯胺、亚硝基有机化合物等多种有害物质,且这种 废水不易治理,因而带来了严重的污染问题。
而采用本发明制备香兰素, 则较好地解决了这一问题。
本发明之“三废”来源及治理的方案如下: ①废渣。
采用本发明每生产一吨香兰素约产生60-70公斤滤渣,其 成份主要是活性炭及其吸附的有机胶体化合物。
该废渣送去锅炉燃烧即 可。
②萃取分离出香兰素粗晶后的母液。
采用本发明每生产一吨香兰素约 产生5.2m3母液。
该母液中约含有NaBr670公斤,NaCl1000公斤。
母液 中Br-约为100kg/m3,是提取溴素的宝贵原料(溴素厂经过氧化一吹 出一吸收后得到的完成液中含Br-一般为80-100kg/m3),可以直接 进入蒸溴塔提溴。
因此该母液可出售给溴素厂生产溴素,也可以直接提取 溴素再利用,还可以制成溴化钠工业盐,从而使母液得到综合利用。
综上所述,本发明工艺之“三废”容易处理,经处理后可达到国家规 定的排放标准,其母液还可进行回收利用,具有较好的经济效益和社会效 益。
实施例1、向反应器内投入对甲酚200g,卤代苯溶剂160g,分批逐 渐滴入溴素900g,同时使溴化反应温度从室温升至155℃。
反应过程中 产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。
加完溴素后继续保温3小时 使其继续反应,然后向反应液中加入80℃的热水1000g并控制反应温度 在105℃回流2小时,然后将反应液冷却至室温,经过保温、结晶、过滤, 得到滤饼(1)和滤液(1)。
将滤饼(1)用水洗涤使其为中性后加入 7600g水中并加热至沸,趁热过滤,滤液冷却至室温,经结晶、过滤、重 结晶,再经过滤、干燥,得到灰白色晶体3-溴-4-羟基-苯甲醛234.5g(折 纯),经按常规方法测量,其熔点为122-125℃,含量97%,收率63%。
将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层,下层为卤代苯溶剂,可回收套用, 上层为稀氢溴酸溶液,可用于吸收溴化反应过程中产生的HBr气体,制成 48%的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g,28%甲醇钠溶液 675g,溶剂二甲基甲酰胺45ml,碱式碳酸铜11g,通入CO217.6g,逐渐 升温,使体系在115-120℃温度下进行甲氧基化反应4小时。
反应结束 后,先回收溶剂甲醇360ml,再向反应器中加入水750g,活性炭10g, 加热至90-95℃,充分搅拌使物料溶解,趁热过滤得到滤饼(2)和滤 液(2)。
将滤液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4,继续 冷却至室温,经保温、结晶、过滤,得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。
将滤饼(2)用少量热水洗涤后作为废渣弃去,洗下的水可并入滤液 (3)内。
向滤液(3)中加入苯150ml,萃取三次,静置分层,将上层 萃取液进行分离集中,蒸馏回收苯(可回收套用)后,得到粗品香兰素 (2)。
向粗品香兰素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃, 使其全部溶解,然后冷却至15-20℃,析出香兰素晶体。
将过滤后的香 兰素晶体与粗品香兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中,冷却后得白色结 晶,过滤后,用无离子水重结晶,再过滤,低温干燥,得精品香兰素145g (折纯)。
经按规定的方法测量,所制得的产品符合GB3861-83规定的质 量标准,其收率为95.4%。
实施例2、向反应器内投入对甲酚200g,卤代苯溶剂150g,分批逐 渐滴入溴素800g,同时使溴化反应温度从室温升至155℃。
反应过程中 产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。
加完溴素后继续保温2小时 使其继续反应,然后向反应液中加入80℃的热水500g,稀HBr溶液 500g,卤代苯溶剂150g,并控制反应温度在110℃回流2小时,然后将 反应液冷却至室温,经过保温、结晶、过滤,得到滤饼(1)和滤液(1)。
将滤饼(1)用水洗涤使其为中性后到入7600g水中并加热至沸,趁热过 滤,滤液冷却至室温,经结晶、过滤、重结晶,再经过滤、干燥,得到灰 白色晶体3-溴-4-羟基-苯甲醛186g(折纯),经按常规方法测量,其熔 点为122-125℃,含量97.2%,收率50%。
将滤液(1)加入洗涤水使 其静止分层,下层为卤代苯溶剂,可回收套用,上层为稀氢溴酸溶液,可 用于吸收溴化反应过程中产生的HBr气体,制成48%的氢溴酸溶液后作为 产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g,28%甲醇钠溶液 770g,甲醇1700ml,碱式碳酸铜11g,通入CO217.6g,逐渐升温,使体 系在125℃温度下进行甲氧基化反应4小时。
反应结束后,先回收溶剂甲 醇2000ml,再向反应器中加入水1000g,活性炭10g,加热至90-95 ℃,充分搅拌使物料溶解,趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。
将滤 液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4,继续冷却至室温,经 保温、结晶、过滤,得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。
将滤饼(2) 用少量热水洗涤后作为废渣弃去,洗下的水可并入滤液(3)内。
向滤液 (3)中加入苯150ml,萃取三次,静置分层,将上层萃取液进行分离集 中,蒸馏回收苯(可回收套用)后,得到粗品香兰素(2)。
向粗品香兰 素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃,使其全部溶解,然 后冷却至15-20℃,析出香兰素晶体。
将过滤后的香兰素晶体与粗品香 兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中,冷却后得白色结晶,过滤后,用无 离子水重结晶,再过滤,低温干燥,得精品香兰素144g(折纯)。
经按 规定的方法测量,所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准,其收率 为94.7%。
实施例3、向反应器内投入对甲酚200g,卤代苯溶剂150g,分批逐 渐滴入溴素930g,同时使溴化反应温度从室温升至155℃。
反应过程中 产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。
加完溴素后继续保温1小时 使其继续反应,然后向反应液中加入稀HBr溶液1000g,卤代苯溶剂 300g,并控制反应温度在115℃回流3小时,然后将反应液冷却至室温, 经过保温、结晶、过滤,得到滤饼(1)和滤液(1)。
将滤饼(1)用 水洗涤使其为中性后到入7600g水中并加热至沸,趁热过滤,滤液冷却至 室温,经结晶、过滤、重结晶,再经过滤、干燥,得到灰白色晶体3-溴 -4-羟基-苯甲醛260.5g(折纯),经按常规方法测量,其熔点为122- 125℃,含量96.7%,收率70%。
将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层, 下层为卤代苯溶剂,可回收套用,上层为稀氢溴酸溶液,可用于吸收溴化 反应过程中产生的HBr气体,制成48%的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g,28%甲醇钠溶液 746g,DMF640ml,催化剂氯化亚铜2.0g,逐渐升温,使体系在115℃ 温度下进行甲氧基化反应2小时。
反应结束后,先回收溶剂DMF300ml(减 压条件下),再向反应器中加入水1000g,活性炭10g,加热至90-95 ℃,充分搅拌使物料溶解,趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。
将滤 液(2)冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4,继续冷却至室温,经 保温、结晶、过滤,得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。
将滤饼(2) 用少量热水洗涤后作为废渣弃去,洗下的水可并入滤液(3)内。
向滤液 (3)中加入苯150ml,萃取三次,静置分层,将上层萃取液进行分离集 中,蒸馏回收苯(可回收套用)后,得到粗品香兰素(2)。
向粗品香兰 素(2)中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃,使其全部溶解,然 后冷却至15-20℃,析出香兰素晶体。
将过滤后的香兰素晶体与粗品香 兰素(1)合并溶入热稀酒精溶液中,冷却后得白色结晶,过滤后,用无 离子水重结晶,再过滤,低温干燥,得精品香兰素130.7g(折纯)。
经 按规定的方法测量,所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准,其收 率为86%。
实施例4、向反应器内投入对甲酚200g,卤代苯溶剂200g,分批逐 渐滴入溴素1100g,同时使溴化反应温度从室温升至155℃。
反应过程中 产生的HBr气体可用水吸收生成氢溴酸溶液。
加完溴素后继续保温1小时 使其继续反应,然后向反应液中加入稀HBr溶液1000g及卤代苯溶剂 300g,并控制反应温度在115℃回流3小时,然后将反应液冷却至室温, 经过保温、结晶、过滤,得到滤饼(1)和滤液(1)。
将滤饼(1)用 水洗涤使其为中性后到入7600g水中并加热至沸,趁热过滤,滤液冷却至 室温,经结晶、过滤、重结晶,再经过滤、干燥,得到灰白色晶体3-溴 -4-羟基-苯甲醛152.0g(折纯),经按常规方法测量,其熔点为122- 125℃,含量97.1%,收率41%。
将滤液(1)加入洗涤水使其静止分层, 下层为卤代苯溶剂,可回收套用,上层为稀氢溴酸溶液,可用于吸收溴化 反应过程中产生的HBr气体,制成48%的氢溴酸溶液后作为产品销售。
向反应器中加入3-溴-4-羟基-苯甲醛201g,28%甲醇钠溶液 580g,DMF45ml,催化剂氯化亚铜10g,逐渐升温,使体系在100-110 ℃温度下进行甲氧基化反应4小时。
反应结束后,先回收溶剂甲醇 260ml,再向反应器中加入水750g,活性炭10g,加热至90-95℃, 充分搅拌使物料溶解,趁热过滤得到滤饼(2)和滤液(2)。
将滤液(2) 冷却至40℃后用盐酸调节溶液的PH=4,继续冷却至室温,经保温、结 晶、过滤,得到粗品香兰素(1)及滤液(3)。
将滤饼(2)用少量热 水洗涤后作为废渣弃去,洗下的水可并入滤液(3)内。
向滤液(3)中 加入苯150ml,萃取三次,静置分层,将上层萃取液进行分离集中,蒸馏 回收苯(可回收套用)后,得到粗品香兰素(2)。
向粗品香兰素(2) 中加入适量甲苯溶液并加热到90-100℃,使其全部溶解,然后冷却至 15-20℃,析出香兰素晶体。
将过滤后的香兰素晶体与粗品香兰素(1) 合并溶入热稀酒精溶液中,冷却后得白色结晶,过滤后,用无离子水重结 晶,再过滤,低温干燥,得精品香兰素142.1g(折纯)。
经按规定的方 法测量,所制得的产品符合GB3861-83规定的质量标准,其收率为93.5%。
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